P-NET現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)分析與應(yīng)用
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3、2P-NET網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
P-NET現(xiàn)場(chǎng)總線是一種多主站，多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？偩€采用分段結(jié)構(gòu)，每個(gè)總線分段上可以連接多個(gè)主站，主站之間通過接口能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上互連。P-NET現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 P-NET多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
P-NET打破了這兩個(gè)不同的等級(jí)而把它們平等起來，盡量減少高速低速的等級(jí)之分。根據(jù)現(xiàn)在的技術(shù)，較高級(jí)上對(duì)快速數(shù)據(jù)傳輸速率的要求已經(jīng)減少，更多的智能被分散了，采取將信息處理分散化的更加明智的辦法，就是P-NET的特點(diǎn)。它可以用于一個(gè)全廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)層面上，按照工廠的每一個(gè)部分，把一個(gè)自控系統(tǒng)分成幾個(gè)單元，使每個(gè)單元具有這樣的性質(zhì)：當(dāng)這個(gè)單元關(guān)閉時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)不受影響，程序的執(zhí)行可以分散地在每一個(gè)單元的一個(gè)或幾個(gè)處理器中獨(dú)立進(jìn)行。一個(gè)獨(dú)立的單元與其它單元交換數(shù)據(jù)的需求很有限，在一個(gè)單元中的一個(gè)軟件或硬件錯(cuò)誤將不影響其它單元。
在具有實(shí)分布智能的系統(tǒng)中，附加的處理能力總是可以通過附加主站的形式來實(shí)現(xiàn)，所以這樣一個(gè)系統(tǒng)是可以擴(kuò)展的。在各種可行的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中，只有P-NET允許在幾個(gè)總線分段上直接尋址，這又稱為多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種特性是P-NET協(xié)議中一個(gè)特殊的部分，而且它可以被裝入多端口控制器的標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)。
通信通過具有兩個(gè)或更多的P-NET接口的節(jié)點(diǎn)在不同的總線分段上直接傳輸。這意味著在一個(gè)總線分段上的任何主站可以“透明”地訪問任何其它分段上的任何節(jié)點(diǎn)，而不需要在多端口主站中有特殊的程序。把一個(gè)系統(tǒng)分割為小的部分的益處是非常明顯的，因?yàn)樗梢詫㈠e(cuò)誤產(chǎn)生的影響限制在一單獨(dú)的分段內(nèi)，從而保證更高的系統(tǒng)安全性。不僅如此，這些多網(wǎng)絡(luò)的特性提供了一種自然的冗余，這使得整個(gè)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性。
4、P-NET通信原理(Principles of communication)
P-NET是一個(gè)多主站系統(tǒng)，允許多個(gè)主站在不同的時(shí)間共用一條總線。P—NET多主站系統(tǒng)總線訪問采用的是一種“虛擬令牌”制。P—NET協(xié)議的所有主站具有相同的優(yōu)先級(jí)，所有主站的總線訪問權(quán)是相同的，所以虛擬令牌在主站之間依次循環(huán)傳遞。
所有的主站都有一個(gè)節(jié)點(diǎn)地址NA，節(jié)點(diǎn)地址從1到總線上主站的最大個(gè)數(shù)，總線上的主站最多不能超過32。允許訪問總線的主站叫持有令牌的主站，一個(gè)主站只有當(dāng)該主站具有請(qǐng)求要求時(shí)才允許其訪問總線,并且得到一次令牌只能發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求。所有的主站都要知道總線上主站的最大個(gè)數(shù)，因?yàn)樵诠?jié)點(diǎn)地址等于最后一個(gè)主站的節(jié)點(diǎn)地址之后，令牌將被傳送給第一個(gè)主站。
一個(gè)主站以循環(huán)方式得到“時(shí)間令牌”后，若該主站有發(fā)送請(qǐng)求的要求，則在一定的時(shí)間間隔內(nèi)訪問總線，訪問結(jié)束后，令牌被傳依次傳給該主站后面的主站；若持有令牌的主站沒有發(fā)送請(qǐng)求的要求，則經(jīng)過一定的時(shí)間間隔后，將令牌傳給該主站后面的主站。
主站請(qǐng)求隊(duì)列實(shí)行先入先出模式。假設(shè)總線上有三個(gè)主站，某一時(shí)間主站1持有令牌，主站1獲得令牌后首先發(fā)送請(qǐng)求A，然后將令牌傳給主站2，主站2獲得令牌并發(fā)送請(qǐng)求B，然后主站3獲得令牌并在發(fā)送完請(qǐng)求C后，將令牌重新傳給主站1，主站1這時(shí)沒有請(qǐng)求要求，經(jīng)過一個(gè)時(shí)間間隔 后，令牌傳給主站2，主站2同樣沒請(qǐng)求，再經(jīng)一個(gè)時(shí)間間隔 后，將令牌傳給主站3，主站3獲得令牌并發(fā)送請(qǐng)求D，這樣進(jìn)行下去，則訪問時(shí)間順序是：HA,HB,HC, , ,HD，……。HA，HB，HC，HD分別代表發(fā)送請(qǐng)求A，B，C，D所需時(shí)間，空格代表空閑位周期。
在多主總線訪問控制中的基本控制元素是“空閑總線位周期計(jì)數(shù)器”和一個(gè)“訪問計(jì)數(shù)器”。一次信息循環(huán)后令牌從一個(gè)主站傳遞給另一個(gè)主站需要40個(gè)位周期，所以“空閑總線位周期計(jì)數(shù)器”從40開始增加，遇到一個(gè)空閑位周期 ，則“空閑位周期計(jì)數(shù)器”增加10,遇到主站訪問總線，“空閑位周期計(jì)數(shù)器”重新從40開始計(jì)。每次令牌從一個(gè)主站傳給另一個(gè)主站時(shí)“訪問計(jì)數(shù)器”都要加1，當(dāng)訪問計(jì)數(shù)器的值等于總線中主站的最大個(gè)數(shù)時(shí)，“訪問計(jì)數(shù)器”重新開始計(jì)數(shù)。
主站在獲得令牌時(shí)，首先要將本身的地址與訪問計(jì)數(shù)器中的值相比對(duì)，若經(jīng)過比較，“訪問計(jì)數(shù)器”的值等于該主站的節(jié)點(diǎn)地址時(shí)，這個(gè)主站被允許在2—7個(gè)位周期的時(shí)間間隔內(nèi)開始訪問總線，若不相等，則主站發(fā)出“不同步”信息。
評(píng)論